育种|浅谈航天飞机上的植物:会长的更好吗?

6月30日 , 是3名航天员搭乘神舟十二号出征 , 进驻空间站核心舱的第13天 。 而除了航天员 , 此次出征还有一些“神秘”的种子——兰花、黄精……重视耕种的中国人 , 一直在探索太空种植的奥秘 。 从1987年起 , 科学家们带过多种种子进入太空 , 包括水稻、玉米、小麦、红景天、铁皮石斛、五味子等 。
【育种|浅谈航天飞机上的植物:会长的更好吗?】航天诱变+选育技术
航天育种也称航天诱变育种或空间诱变育种 , 是通过返回式卫星等航天器将动植物微生物种质带到地外空间 , 诱导其发生突变和变异 , 返回后在地面选育成新品种的育种技术 。 我国作为农业大国 , 但品种的丰富性还远远落后于生产需求 , 振兴民族种业需要有更多更高效的育种技术 。
其实几乎每次航天器发射都有搭载种子 , 此次神舟十二号也有搭载 , 航天搭载的多为对生产生活具有重要意义的物种 , 为的是通过航天搭载创造突变 , 返地后筛选有益突变 , 选育新品种 。 ”张蕴薇介绍 , 我国先后搭载过水稻、玉米、小麦等粮食作物种子 , 红景天、铁皮石斛、五味子、防风、甘草、红花等中草药种子 , 紫花苜蓿、新麦草、胡枝子、红豆草、柳枝稷、杂交狼尾草、白三叶等牧草种子 , 茄子、南瓜、辣椒、豇豆、白菜等蔬菜种子 , 串串红、红莲、牵牛等花卉种子 , 红豆杉等树木种子 。

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培育出省级以上审定的优异种质新品种近200个
自2009年起 , 科技部批准建设的国家植物航天育种工程技术研究中心和中国农业科学院设立的航天育种研究中心 , 在航天诱变机理 , 航天诱变新种质资源创制、评价和利用 , 新品质及配套工程化技术和产业化等领域积极有序开展工作 。 2018年 , 由中国农业科学院、中国农业大学等14家单位发起成立了航天育种产业创新联盟 , 旨在提升航天育种种质创新 , 促进航天育种技术成果转化、推动其产业化发展 。 目前至少有130余个研究单位参与搭载和航天育种 , 其在甘肃北京海南等地建立了航天育种育繁推基地 。
植物上天:已有多年历史
1997年 , 哥伦比亚号航天飞机上 , 载荷专家kadenyuk在处理芜菁 。 正在太空预定轨道中等待神舟十一号来对接的天宫二号中 , 将开展十余项空间科学实(试)验 , 其中重要的一项就是高等植物培养实验 , 这也是我国首次为期6个月的植物“从种子到种子”全生命周期培养 。
其实 , 从1946年开始 , 航天飞行不断携带植物或种子上天 , 后来在空间站培育植物生长、开花的实验也已开展过多次 。 在人类探索宇宙的征途中 , 不断上天的植物一直在宇宙荒漠中释放勃勃生机 。
实际上 , 也确实有一些小说和影视作品用到这种想法 , 比如电影《太阳浩劫》中 , 飞船内的植物园种植蔬菜水果为组员提供营养补给 , 同时也用于氧气检测和供给 。 不过 , 在真正的航天活动中 , 由于航天飞行的载重一分重量一分金 , 加之植物生长所必需的水也是紧俏资源 。 而飞行中化学燃料燃烧需要的氧是自带的燃料中的一部分 , 从这九牛中出一毛的氧气给航天员 , 可比带植物上天供氧更为经济划算并且便捷 。

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那么 , 人类什么时候开始把植物、或者还未长成植物的种子 , 作为宇宙飞行的同伴 , 带到广阔无垠的太空中的呢?
1946年7月9日 , 美国发射的v-2火箭把“特别开发的种子菌株”带到了距地面134千米的高空(高度属于近地空间高层大气) , 这也是最早前往宇宙空间的生物 , 不过这些样本并没有回收 。
1946年7月30日 , 玉米种子也上了天 , 而且成功回收 , 接着是黑麦和棉花的种子 。
1957年 , 苏联的sputnik系列卫星开始进行卫星上的生物实验 , 小球藻和各种种子开始搭乘卫星遨游太空 。
1961年发射的世界上第一艘载人飞船东方一号(vostok)就带上了小球藻与伟大的航天员加加林做伴(后来我们的神舟二号也带了 , 而神舟一号则带的是生物活性菌株和一些种子) 。
有很多航天器携带活的植物上天 , 不过植物通常都死掉了 。 1971年 , 阿波罗14号宇宙飞船甚至带着500粒树的种子 , 绕着月球飞了24圈 , 又把它们带回来种在了地球上 , 不过这些长大的树并没有发现有什么不同 。

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除了简单“带上天”的植物及其种子 , 很快科学家开始尝试在宇宙中培育植物生长 。 1977年 , 前苏联发射的“礼炮6号”(salyut6)宇宙空间站上就已经搭载了植物栽培试验装置 , 建立小小的“太空温室” 。 宇航员们把郁金香球茎种植在一种能产生人造重力的小离心机里 , 报告说植物活了下来 , 并且生长情况良好 。 1978年 , 洋葱也长得不错 。
1980年 , “联盟37号”飞船的宇航员来到该太空站工作时 , 还试着在“太空温室”里培植兰花 。 然而 , 从实验报告来看 , 尽管宇航员们带到“礼炮6号”的郁金香已经是含苞待放——他们确实希望这些花能开放在宇宙中——但这些花并没有绽开 , 仅仅是植株在生长 。
太空农场是否可行?
在特殊的空间环境下 , 种子变异的几率较大 , 我们现在的航天飞行 , 常有种子被带上旅途 , 沐浴一下宇宙的失重、真空、磁场、各种射线等 , 希望实现植物的变异 。 回到地球后进行的地面培育、筛选和验证 , 至少要经过三至四代的筛选 , 然后到多个省份的试验点去试种;试种成功后 , 再拿到品种审定委员会去审定 。
这样筛选的品种 , 在某些方面比地面原先的品种更加出色 , 甚至能够结出前所未有的累累硕果 , 也被称为“太空种子” 。 这一过程往往要经过4至6年的周期 。 我国西安航天基地航天育种科技产业示范园已有神舟七号、八号、九号、十号飞船搭载的小麦、荞麦、扁豆、辣椒、番茄等19类作物40多个品系进行选育 , 并进行推广种植 。 同时 , 示范园还引种了太空南瓜、太空五彩椒等80余种蔬菜、花卉的太空品种 , 进行繁育、推广种植;过去 , 宇航员们在宇宙中种各式各样的植物 , 大多是为了通过太空育种在地面收获更加优秀的植物品种 。 不过现在 , 在宇宙飞行中“种菜吃菜”也不是新鲜事儿了 。

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2015年 , 国际空间站的宇航员吃上了自己种的蔬菜 , 还发了一段小视频 。 宇航员用橄榄油和醋调制了自家种的生菜 , 并表示“味道好极啦” 。 这意味着以后长时间的宇宙飞行中 , 可以通过种植一些蔬菜补充新鲜食物 。 不止是空间站 , 还有对其他星球的探索中 , 如果有了足够的水 , 种植一下农作物也是蛮好的 。 建设太空农场对宇宙基地的计划影响深远 , 我国对其技术的发展当然也在紧锣密鼓地进行 。
2014年 , 试验舱“月宫一号”进行了了105天的月球基地生命保障系统的模拟 , 在地面上模拟了月球基地的运转 。 “月宫一号”由1个综合舱和两个植物舱组成 , 氧气和水都循环再生 。 实验员在里面种植了生菜、油麦菜、紫背天葵和苦菊4种蔬菜 , 所以他们在午餐时已经可以吃到自己种的新鲜蔬菜了 。
(以上文章内容来源于网络)
现在看来 , 在空间里开辟一片蔬菜农场 , 也许真的是可行的也说不定呢~

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